WO2023030771A1 - Vorrichtung zur aufnahme eines displays für ein feldgerät der automatisierungstechnik - Google Patents

Vorrichtung zur aufnahme eines displays für ein feldgerät der automatisierungstechnik Download PDF

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WO2023030771A1
WO2023030771A1 PCT/EP2022/071051 EP2022071051W WO2023030771A1 WO 2023030771 A1 WO2023030771 A1 WO 2023030771A1 EP 2022071051 W EP2022071051 W EP 2022071051W WO 2023030771 A1 WO2023030771 A1 WO 2023030771A1
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WO
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display
field device
carrier plate
presses
receiving surface
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/071051
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English (en)
French (fr)
Inventor
Raphael Schonhardt
Michael LAIS
Vitogiuseppe Di Cosola
Christian Strittmatter
Simon Gerwig
Original Assignee
Endress+Hauser SE+Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of WO2023030771A1 publication Critical patent/WO2023030771A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1462—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack for programmable logic controllers [PLC] for automation or industrial process control
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/0017—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus with operator interface units
    • H05K5/0018—Casings, cabinets or drawers for electric apparatus with operator interface units having an electronic display

Definitions

  • the invention relates to a device for accommodating a display and preferably for introducing it into a display holder for a field device in automation technology, and also a field device in automation technology.
  • Field devices that are used in industrial plants are known from the prior art. Field devices are often used in process automation technology as well as in production automation technology. In principle, all devices that are used close to the process and that supply or process process-relevant information are referred to as field devices. Thus, field devices are used to record and/or influence process variables. Measuring devices or sensors are used to record process variables. These are used, for example, for pressure and temperature measurement, conductivity measurement, flow rate measurement, etc. and record the corresponding process variables pressure, temperature, conductivity, pH value, fill level, flow rate, etc. Actuators are used to influence process variables. These are, for example, pumps or valves that can influence the flow of a liquid in a pipe or the fill level in a container. In addition to the measuring devices and actuators mentioned above, field devices also include remote I/Os, wireless adapters or devices in general that are arranged at the field level.
  • the housings of the field devices are specially designed.
  • they are made of a metallic material, such as 316L stainless steel, and/or designed to minimize the number of places for debris and/or contaminants to adhere.
  • the field devices are often designed as hermetically encapsulated devices for this purpose.
  • operating and display elements are usually arranged behind a viewing window in the interior of the field device and are hermetically encapsulated from the outside by the viewing window.
  • Such operating and Display elements can not only have means for displaying information, but also means for enabling operation.
  • Capacitive keys, for example, which can be formed as part of the control and display element, for example by a corresponding film, are used for operation.
  • such operating and display elements are also referred to as displays.
  • the invention is based on the object of demonstrating a way in which a display can be arranged as flat as possible and without any spacing on a viewing window of a field device used in automation technology.
  • the device according to the invention for accommodating a display and preferably for introducing it into a display holder for a field device used in automation technology comprises at least: an essentially planar, preferably rectangular device body with a receiving surface formed on a first side of the device body for accommodating a display; at least one spring element arranged on a second side of the device body, which is designed in such a way that in a clamped state, in which the device is attached to a carrier plate, the spring element exerts a spring force on the carrier plate in such a way that the device is arranged in the receiving surface Display presses/presses on the recording surface in the direction of a normal vector.
  • a device which can be connected to a carrier plate and which, by means of a resilient suspension by means of the spring element, ensures that the display is pressed against a viewing pane. Furthermore, all tolerances that arise in the installed state due to tolerances of the individual components can be compensated for by the device.
  • An advantageous embodiment of the device according to the invention provides that at least one guide pin is also arranged on the device body on the second side, by means of which the device can be positioned on the carrier plate.
  • a further advantageous embodiment of the device according to the invention provides that at least one latching element, for example in the form of a latching nose or a latching hook, is also formed on the second side, by means of which the device can be fastened to the carrier plate.
  • a further advantageous embodiment of the device according to the invention provides that several guide pins and/or several locking elements are formed on the second side and preferably two guide pins or two locking elements are arranged diagonally to one another on different edges of the base body.
  • the configuration can provide that at least one guide pin and at least one latching element are arranged on the same edge in each case.
  • a further advantageous embodiment of the device according to the invention also comprises at least two spring elements which are arranged on the second side in such a way that the two spring elements are arranged on opposite edges of the device body.
  • each spring element is designed in such a way that it is designed as a resilient quarter-circle leg or beam which is attached to the base body at one end and to presses the other end onto the carrier plate when clamped.
  • the invention further relates to a field device for automation technology, comprising at least: a field device housing which encloses an interior space; a lens for a display integrated or attached to the field device housing; a display arranged behind the viewing pane in the interior of the field device housing; a device according to claim 1 arranged in the interior of the field device housing, wherein the display is arranged in the receiving surface of the device and the device is arranged and clamped in the inner space in such a way that the at least one spring element pushes the display arranged in the receiving surface to a rear side of the viewing pane presses
  • Automation technology also includes an interior of the field device housing Correspondingly arranged carrier plate, preferably a printed circuit board, the device being attached to the carrier plate and the carrier plate being arranged in the interior in such a way that the device attached thereto presses/presses the display arranged in the receiving surface against the back of the viewing pane by means of the at least one spring element .
  • the configuration can also include a display holder, preferably made of plastic, with the display holder having latching elements by means of which the display holder is attached to the carrier plate and with the display holder receiving the display frame with the display arranged in the receiving surface, the display holder preferably also includes the viewing pane, so that the display holder, the display frame, the support plate and the screen form a unit that is integrated into the field device by a corresponding receptacle in the field device housing, preferably during manufacture of the field device.
  • a display holder preferably made of plastic, with the display holder having latching elements by means of which the display holder is attached to the carrier plate and with the display holder receiving the display frame with the display arranged in the receiving surface
  • the display holder preferably also includes the viewing pane, so that the display holder, the display frame, the support plate and the screen form a unit that is integrated into the field device by a corresponding receptacle in the field device housing, preferably during manufacture of the field device.
  • Fig. 3 a display frame according to the invention in the installed state
  • Fig. 4 a display holder in which the display frame is integrated.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration through a field device used in automation technology 10.
  • the field device 10 includes a field device housing 12 which encloses an interior space 13.
  • the field device housing 12 has an area 17 that is rotationally symmetrical at least in sections, into which the field contact plug 21 is to be or is integrated.
  • the field device 10 also includes a sensor assembly that is arranged at the end on the field device housing 12 and has a sensor and/or actuator element 14 for setting and/or detecting a process variable and a process connection 28.
  • the process connection 18 can be a threaded design or a screw-type or clampable flange.
  • the sensor and/or actuator element 14 comprises a filling level sensor element for detecting a filling level as a process variable.
  • the invention is not on the type or specific design of the sensor and / or Actuator element limited as level sensor element, but can in principle be transferred to any other sensor or actuator principle.
  • An electronic circuit 15 which is installed in an interior 13 of the field device housing and is designed to operate the sensor and/or actuator element 14 is used to provide and/or process a sensor and/or actuator signal.
  • the electronic circuit has three circuit boards, of which two circuit boards 15a and 15b are arranged in the longitudinal direction of the housing and one circuit board 15c is arranged in the transverse direction of the housing.
  • the printed circuit boards 15a, 15b, 15c are plugged into one another via corresponding plug connectors and mating plug connectors 15d and are thus electrically contacted.
  • Connectors and mating connectors can be designed as both rigid and flexible connectors. Plug and mating plug connectors can also be interchanged.
  • the electronic circuit also includes connection electronics 20 with at least one first printed circuit board 25 with a field contact plug 21 which is arranged in a longitudinal axis of the printed circuit board 25 on a printed circuit board edge and soldered to it.
  • the field contact plug 21 transmits data, in particular measured values, and/or energy from the field device 10 to an external unit, for example a higher-level unit or another field device.
  • the field contact plug 21 can in particular be a circular connector, for example an M12 circular connector. However, it can also be a matter of other common plug connectors that are suitable for transmitting data and/or energy. For example, it can also be an Ethernet plug. Furthermore, the field contact plug 21 can also be a cable gland through which a line for electrical contacting is routed into the interior of the field device.
  • the connection electronics 20 also includes at least one mating connector 22, which can be arranged and attached to the first printed circuit board 25 in such a way that a plug-in axis 23 is inclined or tilted relative to a main plane in which the first printed circuit board 25 is formed. This is connected to one of the printed circuit boards of the electronic circuit via the mating connector 22 of the connection electronics via a matching connector 15e present there.
  • Connectors and mating connectors can be designed as both rigid and flexible connectors. Plug and mating plug connectors can also be interchanged.
  • can electronic components for EMC and/or explosion protection measures 24 can be applied to the first printed circuit board 25 .
  • the electronic circuit 15 located in the field device 10 is at least partially arranged in an electronics cup 16, which has a firm seat in the field device housing and, if necessary, also serves to fix the printed circuit boards of the electronic circuit.
  • the electronics cup 16 is essentially adapted to an outer contour of the field device housing. Furthermore, the electronic circuit parts located in the electronics cup can be encapsulated using an encapsulating compound 27 .
  • the field device housing 12 also has a housing opening 18 through which the field contact plug is guided to the outside.
  • a precisely fitting connector sleeve 26 is attached in or on the field device housing via the field contact connector.
  • the connector sleeve is welded to the outside of the field device housing.
  • it can be attached to the electronics cup by means of an attachment device. This can be done, for example, via a latching mechanism on the electronics cup arranged in the field device housing.
  • a first fastening element can be realized by a locking geometry molded onto the electronics cup, e.g. in the form of a locking lug.
  • a circumferential groove is implemented as a second fastening element on the connector sleeve.
  • the interaction of the two fastening elements prevents the field contact plug from being influenced during the welding process, e.g. by the dynamics of the welding system or the influence of protective gas flows, since the plug sleeve is fixed to the electronics cup. Furthermore, a laser beam has free access to the welding point.
  • the field device housing 12 has a display for display and/or operation 19 at an upper end of the field device 10 .
  • the display can have capacitive keys for operation. These can be realized, for example, by a corresponding capacitive foil.
  • the display is arranged behind a viewing or control panel 11 integrated in the housing 12 in the interior 13 of the field device. In order to have the best possible representation or readability of the information on the display 19 placed behind the viewing pane 11 and/or to have smooth operation of capacitive keys, it is necessary for the display 19 to be as flat and/or even as possible on the back the viewing or control panel 11 is applied.
  • a display frame 30 is used for this purpose, which on the one hand accommodates the display and on the other hand places it correspondingly behind the viewing or control panel 11 .
  • FIG. 2 shows such a display frame according to the invention, which has an essentially planar, preferably rectangular base body with a receiving surface formed on a first side (front side) 32 of the device body 31 for receiving a display.
  • Figure 2 shows a second side (back) 33 of the display frame 30 according to the invention.
  • a plurality of latching elements 36 in the form of latching hooks can be formed on the back 33, which are used to detachably attach the display frame 30 to a support plate 50.
  • the display frame 30 has a plurality of guide pins 35 which serve to ensure an axial alignment of the display 19 arranged in the receiving surface with respect to the carrier plate 50 to which the display frame 30 can be fastened.
  • the guide pins 35 can be arranged diagonally to one another on the rear side 33 of the base body 31 .
  • the display frame 30 has four spring elements 34 on the rear side 33, which serve to press or press the display 19 located in the receiving surface 37 in the clamped state in the direction of a normal vector onto the receiving surface 60.
  • the spring elements 34 are designed as resilient quarter-circle legs or bars, which are attached to the base body 31 at one end and press on the carrier plate 50 at the other end in the clamped state, so that the display is pressed or pushed in the direction of the normal vector 60. is pressed.
  • the display frame can be made of a plastic, in particular by an injection molding process.
  • FIG 3 shows the display frame 30 in the installed state, i.e. the display frame 30 is attached to a support plate 50 positioned accordingly in the interior space 13, so that it is arranged in the receiving surface 37 and possibly fixed display 19 is pressed against the viewing pane 11 by the display frame 30 .
  • the carrier plate is a printed circuit board 50 which can be set up, for example, to enable the evaluation and/or control or operation of the display 19 .
  • the display frame 30 is in this case axially aligned via the guide pins 35 which are inserted into corresponding bores on the printed circuit board 50 .
  • the display frame 30 is fastened via two latching hooks 36 which engage on a side of the circuit board 50 facing away from the display frame 30 for fixing purposes.
  • FIG. 4 shows a particularly advantageous embodiment in which the display frame 30 described above is integrated into a display holder 40 together with the carrier board or printed circuit board.
  • the display holder 40 is preferably designed in such a way that it also has its own Has locking elements 41, in particular in the form of locking hooks, with which it is also attached to the carrier or printed circuit board 50.
  • the display frame 30 with the display 19, the circuit board 50 and the display holder 40 form a unit or assembly.
  • the display holder 30 can also have the operating or viewing panel 11 .
  • This unit or assembly can be integrated into the field device 10 during manufacture by means of a corresponding receptacle in the field device housing 12, as is shown in FIG.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

Vorrichtung zur Aufnahme eines Displays und vorzugsweise zum Einbringen in einen Displayhalter für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, wenigstens aufweisend: - einen im Wesentlichen planaren, vorzugsweise rechteckigen Vorrichtungskörper mit einer auf einer ersten Seite des Vorrichtungskörpers ausgebildeten Aufnahmefläche zur Aufnahme eines Displays; zumindest ein an einer zweiten Seite des Vorrichtungskörpers angeordnetes Federelement, welches derartig ausgebildet ist, dass in einem eingespannten Zustand, in dem die Vorrichtung an einer Trägerplatte befestigt ist, das Federelement eine Federkraft derartig auf die Trägerplatte ausübt, dass die Vorrichtung das in der Aufnahmefläche angeordnete Display in Richtung eines Normalenvektors auf die Aufnahmefläche drückt/presst.

Description

Vorrichtung zur Aufnahme eines Displays für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme eines Displays und vorzugsweise zum Einbringen in einen Displayhalter für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, sowie ein Feldgerät der Automatisierungstechnik.
Aus dem Stand der Technik sind Feldgeräte bekannt, die in industriellen Anlagen zum Einsatz kommen. In der Prozessautomatisierungstechnik ebenso wie in der Fertigungsautomatisierungstechnik werden vielfach Feldgeräte eingesetzt. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. So werden Feldgeräte zur Erfassung und/oder Beeinflussung von Prozessgrößen verwendet. Zur Erfassung von Prozessgrößen dienen Messgeräte, bzw. Sensoren. Diese werden beispielsweise zur Druck- und Temperaturmessung, Leitfähigkeitsmessung, Durchflussmessung, etc. verwendet und erfassen die entsprechenden Prozessvariablen Druck, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Wert, Füllstand, Durchfluss etc. Zur Beeinflussung von Prozessgrößen werden Aktoren verwendet. Diese sind beispielsweise Pumpen oder Ventile, die den Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohr oder den Füllstand in einem Behälter beeinflussen können. Neben den zuvor genannten Messgeräten und Aktoren werden unter Feldgeräten auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind.
Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Endress+Hauser-Gruppe produziert und vertrieben.
Bei hygienischen Prozessen werden besonders hohe Anforderungen hinsichtlich derer Verarbeitung und/oder Sauberkeit gestellt. Beispiele für derartige hygienische Prozess sind Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, wo die Gefahr besteht, dass Ablagerungen und/oder Verunreinigungen die Haltbarkeit beeinträchtigenden und/oder zu gesundheitsschädlichen Kontaminationen von Lebensmitteln führen können.
Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, werden die Gehäuse der Feldgeräte speziell ausgestaltet. Beispielsweise werden sie aus einem metallischen Werkstoff, wie bspw. 316L Edelstahl gefertigt und/oder so entworfen, dass es möglichst wenig Stellen gibt, an denen Ablagerungen und/oder Verunreinigungen anhaften können.
Ferner werden die Feldgeräte häufig für diesen Anwendungszweck als hermetisch gekapselte Geräte ausgebildet. Dies hat zur Folge, dass Bedien- und Anzeigeelemente üblicherweise hinter einer Sichtscheibe im Innenraum des Feldgerätes angeordnet und durch die Sichtscheibe hermetisch nach außen gekapselt sind. Derartige Bedien- und Anzeigeelemente können nicht nur Mittel zur Anzeige von Informationen aufweisen, sondern auch Mittel um eine Bedienung zu ermöglichen. Zur Bedienung werden bspw. kapazitive Tasten, welche als Teil des Bedien- und Anzeigeelements, bspw. durch eine entsprechende Folie, ausgebildet werden können, eingesetzt. Im nachfolgenden werden solche Bedien- und Anzeigeelemente auch als Display bezeichnet.
Nachteilig hieran ist, dass eine Bedienung solcher kapazitiven Tasten des Displays und/oder eine gute Ablesbarkeit nur möglich ist, wenn das aufgrund der hermetischen Kapselung hinter der Sichtscheibe angeordnete Display möglichst plan und ohne Abstand an der Sichtscheibe anliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit aufzuzeigen, wie ein Display möglichst plan und ohne Abstand an einer Sichtscheibe eines Feldgerätes der Automatisierungstechnik angeordnet werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und das Feldgerät der Automatisierungstechnik gemäß Patentanspruch 8.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufnahme eines Displays und vorzugsweise zum Einbringen in eine Displayhalter für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, umfasst wenigstens: einen im Wesentlichen planaren, vorzugsweise rechteckigen Vorrichtungskörper mit einer auf einer ersten Seite des Vorrichtungskörpers ausgebildeten Aufnahmefläche zur Aufnahme eines Displays; zumindest ein an einer zweiten Seite des Vorrichtungskörpers angeordnetes Federelement, welches derartig ausgebildet ist, dass in einem eingespannten Zustand, in dem die Vorrichtung an einer Trägerplatte befestigt ist, das Federelement eine Federkraft derartig auf die Trägerplatte ausübt, dass die Vorrichtung das in der Aufnahmefläche angeordnete Display in Richtung eines Normalenvektors auf die Aufnahmefläche drückt/presst.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die mit einer Trägerplatte verbindbar ist und die durch eine federnde Aufhängung mittels des Federelements dafür sorgt, dass das Display gegen eine Sichtscheibe gedrückt wird. Durch die Vorrichtung können ferner sämtliche Toleranzen, die sich im eingebauten Zustand aufgrund von Toleranzen der einzelnen Bauteile ergeben, ausgeglichen werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass an dem Vorrichtungskörper an der zweiten Seite ferner zumindest ein Führungsstift angeordnet ist, mittels dem die Vorrichtung an der Trägerplatte positionierbar ist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass an der zweiten Seite ferner zumindest ein Rastelement, bspw. in Form einer Rastnase oder eines Rasthaken, ausgebildet ist, mittels dem die Vorrichtung an der Trägerplatte befestigbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass mehrere Führungsstifte und/oder mehrere Rastelemente an der zweiten Seite ausgebildet sind und vorzugsweise jeweils zwei Führungsstifte bzw. jeweils zwei Rastelemente diagonal zueinander an unterschiedlichen Rändern des Grundkörpers angeordnet sind. Insbesondere kann die Ausgestaltung vorsehen, dass zumindest ein Führungsstift und zumindest ein Rastelement am jeweils gleichen Rand angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst ferner zumindest zwei Federelemente, die derartig an der zweiten Seite angeordnet sind, dass die beiden Federelemente an entgegengesetzten Rändern des Vorrichtungskörpers angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Federelemente derartig ausgebildet ist, dass dieses als federbarer viertelkreisförmiger Schenkel bzw. Balken ausgebildet ist, der an einem Ende an dem Grundkörper angebracht ist und an dem anderen Ende im eingespannten Zustand auf die T rägerplatte drückt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Feldgerät der Automatisierungstechnik wenigstens aufweisend: ein Feldgerätegehäuse, welches einen Innenraum umschließt; eine in das Feldgerätegehäuse integrierte oder befestigte Sichtscheibe für ein Display; ein hinter der Sichtscheibe in dem Innenraum des Feldgerätegehäuse angeordnetes Display; eine in dem Innenraum des Feldgerätegehäuses angeordnete Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Display in der Aufnahmefläche der Vorrichtung angeordnet ist und die Vorrichtung derartig in dem Innenraum angeordnet und eingespannt ist, dass das zumindest eine Federelement das in der Aufnahmefläche angeordnete Display an eine Rückseite der Sichtscheibe drückt/presst.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Feldgerätes der
Automatisierungstechnik umfasst ferner eine im Innenraum des Feldgerätegehäuse entsprechend angeordnete Trägerplatte, vorzugsweise eine Leiterplatte, wobei die Vorrichtung an der Trägerplatte befestigt ist und die Trägerplatte derartig in dem Innenraum angeordnet ist, dass die daran befestigte Vorrichtung durch das zumindest eine Federelement das in der Aufnahmefläche angeordnete Displays an die Rückseite der Sichtscheibe drückt/presst. Insbesondere kann die Ausgestaltung ferner einen, vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellten Displayhalter umfassen, wobei der Displayhalter Rastelemente aufweist, mittels denen der Displayhalter and der Trägerplatte befestigt ist und wobei der Displayhalter den Displayrahmen mit dem in der Aufnahmefläche angeordneten Display aufnimmt, wobei der Displayhalter vorzugsweise ferner die Sichtscheibe umfasst, so dass der Displayhalter, der Displayrahmen, die Trägerplatte und die Sichtblende eine Einheit bilden, die durch eine entsprechende Aufnahme im Feldgerätegehäuse in das Feldgerät, vorzugsweise in der Fertigung des Feldgerätes, integriert ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine schematische Schnittdarstellung durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik, welches für den Einsatz in hygienischen Anwendungen konzipiert ist und welches einen erfindungsgemäßen Displayrahmen aufweist,
Fig. 2: eine Rückseite einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Displayrahmens,
Fig. 3: einen erfindungsgemäßen Displayrahmen im eingebauten Zustand, und
Fig. 4: einen Displayhalter, in den der Displayrahmen integriert ist.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Feldgerät der Automatisierungstechnik 10. Das Feldgerät 10 umfasst ein Feldgerätegehäuse 12, das einen Innenraum 13 umschließt. Das Feldgerätegehäuse 12 weist einen zumindest abschnittsweise rotationssymmetrischen Bereich 17 auf, in den der Feldkontaktstecker 21 integriert werden soll bzw. integriert ist. Das Feldgerät 10 umfasst ferner ein endseitig an dem Feldgerätegehäuse 12 angeordnete Sensorbaugruppe mit einem Sensor- und/oder Aktorelement 14 zum Stellen und/oder Erfassen einer Prozessgröße und einen Prozessanschluss 28. Bei dem Prozessanschluss 18 kann es sich um eine Gewindebauform oder um einen schraub- oder klemmbaren Flansch handeln.
Das Sensor- und/oder Aktorelement 14 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Füllstandsensorelement zum Erfassen eines Füllstandes als Prozessgröße. Gleichwohl ist die Erfindung nicht auf die Art bzw. konkrete Ausgestaltung des Sensor- und/oder Aktorelements als Füllstandsensorelement beschränkt, sondern kann prinzipiell auf jedes andere Sensor- oder Aktorprinzip übertragen werden.
Zum Bereitstellen und/oder Aufbereiten eines Sensor- und/oder Aktorsignals dient eine in einem Innenraum 13 des Feldgerätegehäuses eingebrachte elektronische Schaltung 15, die dazu ausgebildet ist, das Sensor- und/oder Aktorelement 14 zu betreiben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die elektronische Schaltung drei Leiterplatten auf, wovon zwei Leiterplatten 15a und 15b in Längsrichtung des Gehäuses und eine Leiterplatte 15c in Querrichtung zu dem Gehäuse angeordnet sind. Die Leiterplatten 15a, 15b, 15c sind über entsprechenden Steckverbinder und Gegensteckverbinder 15d ineinandergesteckt und somit elektrisch kontaktiert.
Steckverbinder und Gegensteckverbinder können sowohl als starre als auch als flexible Verbinder ausgebildet sein. Ebenfalls können Steck- und Gegensteckverbinder vertauscht sein.
Die elektronische Schaltung umfasst ferner eine Anschlusselektronik 20 mit zumindest einer ersten Leiterplatte 25 mit einem Feldkontaktstecker 21 , der in einer Längsachse der Leiterplatte 25 an einer Leiterplattenkante angeordnet und an dieser angelötet ist. Durch den Feldkontaktstecker 21 werden Daten, insbesondere Messwerte, und/oder Energie von dem Feldgerät 10 zu einer externen Einheit, bspw. einer übergeordneten Einheit oder einem anderen Feldgerät, übertragen.
Bei dem Feldkontaktstecker 21 kann es sich insbesondere um einen Rundsteckverbinder, bspw. einen M12-Rundsteckverbinder handeln. Gleichwohl kann es sich aber auch um andere gängige Steckverbinder handeln, die geeignet sind, Daten und/oder Energie zu übertragen. Beispielsweise kann es sich auch um einen Ethernet-Stecker handeln. Ferner kann es sich bei dem Feldkontaktstecker 21 auch um eine Kabelverschraubung handeln, durch die eine Leitung zur elektrischen Kontaktierung in den Innenraum des Feldgerätes geführt ist.
Die Anschlusselektronik 20 umfasst ferner zumindest einen Gegensteckverbinder 22, der derartig auf der ersten Leiterplatte 25 angeordnet und angebracht sein kann, dass eine Steckachse 23 zu einer Hauptebene in der die erste Leiterplatte 25 ausgebildet ist geneigt bzw. gekippt ist. Über den Gegensteckverbinder 22 der Anschlusselektronik ist diese mit einer der Leiterplatten der elektronischen Schaltung über einen dort vorhandenen dazu passenden Steckverbinder 15e verbunden. Steckverbinder und Gegensteckverbinder können sowohl als starre als auch als flexible Verbinder ausgebildet sein. Ebenfalls können Steck- und Gegensteckverbinder vertauscht sein. Ferner können auf der ersten Leiterplatte 25 elektronische Komponenten für EMv- und/oder Explosionsschutz-Maßnahmen 24 aufgebracht sein.
Die in dem Feldgerät 10 befindliche elektronische Schaltung 15 ist zumindest teilweise in einem Elektronikbecher 16 angeordnet, weicher einen festen Sitz im Feldgerätegehäuse hat und ggfl. auch dazu dient, die leiterplatten der elektronischen Schaltung zu fixieren. Der Elektronikbecher 16 ist dabei im Wesentlichen an eine Außenkontur des Feldgerätegehäuses angepasst. Ferner können die in dem Elektronikbecher befindlichen elektronischen Schaltungsteile mittels einer Vergussmasse 27 vergossen sein.
Das Feldgerätegehäuse 12 weist ferner eine Gehäuseöffnung 18 auf, durch die der Feldkontaktstecker nach außen geführt ist. Zur mechanischen Fixierung und/oder Ausrichtung bzw. Positionierung ist über den Feldkontaktstecker eine passgenaue Steckerhülse 26 in bzw. an dem Feldgerätegehäuse angebracht. Die Steckerhülse ist an dem Feldgerätegehäuse außenseitig angeschweißt. Um während des Schweißvorgangs die Steckerhülse zu fixieren, kann diese mittels einer Befestigungseinrichtung an dem Elektronikbecher befestigt sein. Dies kann beispielsweise über ein Rastmechanismus an dem in dem Feldgerätegehäuse angeordneten Elektronikbecher erfolgen. Beispielsweise kann ein erstes Befestigungselement durch eine an den Elektronikbecher angespritzte Rastgeometrie, z.B. in Form einer Rastnase, realisiert sein. Um ein Einrasten bzw. Einklipsen zu ermöglichen ist an der Steckerhülse eine umlaufende Nut als zweites Befestigungselement implementiert. Durch das Zusammenspiel der beiden Befestigungselemente wird verhindert, dass der Feldkontaktstecker während des Schweißvorgangs, bspw. durch die Dynamik der Schweißanlage oder den Einfluss von Schutzgasströmen, nicht beeinflusst wird, da die Steckerhülse an dem Elektronikbecher fixiert ist. Ferner hat ein Laserstrahl freien Zugang zur Schweißstelle.
An einem oberen Ende des Feldgerätes 10 weist das Feldgerätegehäuse 12 ein Display zur Anzeige und/oder Bedienung 19 auf. Das Display kann zur Bedienung kapazitive Tasten aufweisen. Diese können bspw. durch eine entsprechende kapazitive Folie realisiert sein. Um den hygienischen Anforderungen gerecht zu werden, ist das Display hinter einer in dem Gehäuse 12 integrierten Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 im Innenraum 13 des Feldgerätes angeordnet. Um eine möglichst gute Darstellung bzw. Ablesbarkeit der Information auf dem hinter der Sichtscheibe 11 platzierten Display 19 zu haben und/oder eine reibungsfreie Bedienung von kapazitiven Tasten zu haben, ist es notwendig, dass das Display 19 möglichst plan und/oder gleichmäßig an der Rückseite der Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 anliegt. Hierzu dient im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Displayrahmen 30, der das Display einerseits aufnimmt und andererseits entsprechend hinter der Sicht- bzw. Bedienscheibe 11 platziert. Figur 2 zeigt einen solchen erfindungsgemäßen Displayrahmen, der einen im Wesentlichen planaren, vorzugsweise rechteckigen Grundkörper mit einer auf einer ersten Seite (Vorderseite) 32 des Vorrichtungskörpers 31 ausgebildeten Aufnahmefläche zur Aufnahme eines Displays aufweist.
Figur 2 zeigt eine zweite Seite (Rückseite) 33 des erfindungsgemäßen Displayrahmens 30. An der Rückseite 33 können mehrere Rastelemente 36 in Form von Rasthaken ausgebildet sein, die dazu dienen, den Displayrahmen 30 an einer Trägerplatte 50 lösbar befestigen zu können.
Ferner weist der Displayrahmen 30 mehrere Führungsstifte 35 auf, die dazu dienen, eine axiale Ausrichtung des in der Aufnahmefläche angeordneten Displays 19 zu der Trägerplatte 50, an der der Displayrahmen 30 befestigbar ist, zu gewährleisten. Die Führungsstifte 35 können dabei diagonal zueinander auf der Rückseite 33 des Grundkörpers 31 angeordnet sein.
In dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Displayrahmen 30 an der Rückseite 33 vier Federelement 34 auf, die dazu dienen, dass in der Aufnahmefläche 37 befindliche Display 19 im eingespannten Zustand in Richtung eines Normalenvektors auf die Aufnahmefläche 60 zu drücken bzw. pressen. Hierzu sind die Federelemente 34 als federbare viertelkreisförmige Schenkel bzw. Balken ausgebildet, die an einem Ende an dem Grundkörper 31 angebracht sind und an dem anderen Ende im eingespannten Zustand auf die Trägerplatte 50 drücken, so dass das Display in Richtung des Normalenvektors 60 gedrückt bzw. gepresst wird. Der Displayrahmen kann aus einem Kunststoff, insbesondere durch ein Spritzgussverfahren, hergestellt sein.
Figure 3 zeigt den Displayrahmen 30 in dem eingebauten Zustand, d.h. der Displayrahmen 30 ist an einer im Innenraum 13 entsprechend positionierten Trägerplatte 50 befestigt, so dass das in der Aufnahmefläche 37 angeordnet und dort ggfls. fixierte Display 19 durch den Displayrahmen 30 an die Sichtscheibe 11 gedrückt wird. Bei der Trägerplatte handelt es sich im vorliegenden Fall um eine Leiterplatte 50, die bspw. dazu eingerichtet sein kann, die Auswertung und/oder Ansteuerung bzw. Bedienung des Displays 19 zu ermöglichen. Der Displayrahmen 30 ist hierbei über die Führungsstifte 35, die in entsprechende Bohrungen auf der Leiterplatte 50 eingeführt sind, axial ausgerichtet. Befestigt ist der Displayrahmen 30 über zwei Rasthaken 36, die an einer dem Displayrahmen 30 abgewandten Seite der Leiterplatte 50 zum Fixieren eingreifen.
Figure 4 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, bei der der zuvor beschriebene Displayrahmen 30 samt Träger- bzw. Leiterplatte in einen Displayhalter 40 integriert ist. Der Displayhalter 40 ist dabei bevorzugt derartig ausgeführt, dass dieser ebenfalls eigene Rastelemente 41 , insbesondere in Form von Rasthaken, aufweist, mit denen er ebenfalls an der Träger- bzw. Leiterplatte 50 befestigt ist. Auf diese Weise bilden der Displayrahmen 30 mit dem Display 19, die Leiterplatte 50 und der Displayhalter 40 eine Einheit bzw. eine Baugruppe. Ferner kann der Displayhalter 30 auch die Bedien- bzw. Sichtplatte 11 aufweisen. Diese Einheit bzw. Baugruppe kann durch eine entsprechende Aufnahme im Feldgerätegehäuse 12 in das Feldgerät 10 bei der Fertigung integriert werden, wie dies in Figur 1 dargestellt ist.
Bezugszeichenhste
10 Feldgerät der Automatisierungstechnik
11 Sichtscheibe
12 Feldgerätegehäuse
13 Innenraum
14 Sensor- und/oder Aktorelement
15 Elektronische Schaltung
15a-15c Leiterplatten
15d Steck- und Gegensteckverbinder
15e Steckverbinder
16 Elektronikbecher
16a Rastnase
17 Rotationssymmetrischer Bereich
18 Gehäuseöffnung
19 Display
20 Anschlusselektronik
21 Feldkontaktstecker
22 Gegensteckverbinder der Anschlusselektronik
24 Elektronische Bauteile, bspw. für EMV- und/oder Ex-Schutzmaßnahmen
25 Erste Leiterplatte der Anschlusselektronik
26 Steckerhülse für Feldkontaktstecker
26a Umlaufende Nut zum Einrasten bzw. Einklipsen
27 Vergussmasse
28 Prozessanschluss
30 Displayrahmen
31 Grund- bzw. Vorrichtungskörper
32 Vorderseite
33 Rückseite
34 Federelemente
35 Führungsstifte
36 Rastelement des Displayrahmens
37 Aufnahmefläche für das Display
40 Displayhalter
41 Rastelemente des Displayhalters
50 Trägerplatte bzw. Leiterplatte
60 Normalenvektor auf die Aufnahmefläche

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zur Aufnahme eines Displays (19) und vorzugsweise zum Einbringen in einen Displayhalter (40) für ein Feldgerät der Automatisierungstechnik (10), wenigstens aufweisend: einen im Wesentlichen planaren, vorzugsweise rechteckigen Vorrichtungskörper (31 ) mit einer auf einer ersten Seite (32) des Vorrichtungskörpers (31 ) ausgebildeten Aufnahmefläche zur Aufnahme eines Displays (37); zumindest ein an einer zweiten Seite (33) des Vorrichtungskörpers (31) angeordnetes Federelement (34), welches derartig ausgebildet ist, dass in einem eingespannten Zustand, in dem die Vorrichtung an einer Trägerplatte (50) befestigt ist, das Federelement (34) eine Federkraft derartig auf die Trägerplatte (50) ausübt, dass die Vorrichtung das in der Aufnahmefläche (37) angeordnete Display (19) in Richtung eines Normalenvektors auf die Aufnahmefläche (60) drückt/presst.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei an dem Vorrichtungskörper an der zweiten Seite ferner zumindest ein Führungsstift (35) angeordnet ist, mittels dem die Vorrichtung an der Trägerplatte (50) positionierbar ist.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der zweiten Seite (33) ferner zumindest ein Rastelement (36), bspw. in Form einer Rastnase oder eines Rasthaken, ausgebildet ist, mittels dem die Vorrichtung an der Trägerplatte (50) befestigbar ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere Führungsstifte (35) und/oder mehrere Rastelemente (36) an der zweiten Seite (33) ausgebildet sind und vorzugsweise jeweils zwei Führungsstifte bzw. jeweils zwei Rastelemente diagonal zueinander an unterschiedlichen Rändern des Grundkörpers angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest ein Führungsstift (35) und zumindest ein Rastelement (36) am jeweils gleichen Rand angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zumindest zwei Federelemente (34), die derartig an der zweiten Seite (33) angeordnet sind, dass die beiden Federelemente an entgegengesetzten Rändern des Vorrichtungskörpers angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Federelemente (34) derartig ausgebildet ist, dass dieses als federbarer vierteikreisförmiger Schenkel bzw. Balken ausgebildet ist, der an einem Ende an dem Grundkörper (31) angebracht ist und an dem anderen Ende im eingespannten Zustand auf die Trägerplatte (50) drückt.
8. Feldgerät der Automatisierungstechnik (10) wenigstens aufweisend: ein Feldgerätegehäuse (12), welches einen Innenraum (13) umschließt; eine in das Feldgerätegehäuse (12) integrierte oder befestigte Sichtscheibe (11) für ein Display; ein hinter der Sichtscheibe (11 ) in dem Innenraum (13) des Feldgerätegehäuse
(12) angeordnetes Display (19); eine in dem Innenraum (13) des Feldgerätegehäuses (12) angeordnete Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Display (19) in der Aufnahmefläche (37) der Vorrichtung angeordnet ist und die Vorrichtung derartig in dem Innenraum
(13) angeordnet und eingespannt ist, dass das zumindest eine Federelement (34) das in der Aufnahmefläche (37) angeordnete Display (19) an eine Rückseite der Sichtscheibe (11) drückt/presst.
9. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend eine im Innenraum (13) des Feldgerätegehäuse (12) entsprechend angeordnete Trägerplatte (50), vorzugsweise eine Leiterplatte, wobei die Vorrichtung an der Trägerplatte (50) befestigt ist und die Trägerplatte (50) derartig in dem Innenraum (13) angeordnet ist, dass die daran befestigte Vorrichtung durch das zumindest eine Federelement (34) das in der Aufnahmefläche (37) angeordnete Displays (19) an die Rückseite der Sichtscheibe (11) drückt/presst.
10. Feldgerät der Automatisierungstechnik nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend einen, vorzugsweise aus einem Kunststoff hergestellten Displayhalter (40), wobei der Displayhalter (40) Rastelemente (41) aufweist, mittels denen der Displayhalter (40) and der Trägerplatte (50) befestigt ist und wobei der Displayhalter (40) den Displayrahmen (30) mit dem in der Aufnahmefläche (37) angeordneten Display (19) aufnimmt, wobei der Displayhalter vorzugsweise ferner die Sichtscheibe umfasst, so dass der Displayhalter (40), der Displayrahmen (30), die Trägerplatte (50) und die Sichtblende
(11) eine Einheit bilden, die durch eine entsprechende Aufnahme im Feldgerätegehäuse
(12) in das Feldgerät (10), vorzugsweise in der Fertigung des Feldgerätes, integriert ist.
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